DE4134481C2 - Operationsmikroskop zur rechnergestützten, stereotaktischen Mikrochirurgie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Operationsmikroskop zur rechner­ gestützten stereotaktischen Mikrochirurgie nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Innerhalb der konventionellen Mikrochirurgie mit Hilfe eines Operationsmikroskopes ergeben sich häufig Probleme bei der Interpretation des durch das Operationsmikroskop betrachteten Objektbereichs, bzw. der momentan betrachteten anatomischen Situation. So stellt sich oft die Aufgabe Diagnosedaten, welche über verschiedene bildgebende Untersuchungsverfahren (Computer- Tomogaphie CT, Kernspinresonanz NMR, . . .) gewonnen wurden, mit dem bzw. auf den momentan betrachteten Objektbereich zu korrelieren, bzw. zu beziehen, um einen gezielten Eingriff vornehmen zu können. Die Interpretation und Analyse des Mikroskop-Sehfeldes ist demzufolge für den Chirurgen schwierig und zeitaufwendig.

Ein Lösungsansatz zu dieser Problematik beruht auf dem Einsatz stereotaktischer Methoden, um eine rasche intraoperative Nutzung der Diagnosedaten zu ermöglichen. So ist aus der US- Patentschrift US 4 722 056 ein Operationsmikroskop bzw. ein Verfahren zu dessen Betrieb bekannt, bei dem mit Hilfe einer Einspiegelungsvorrichtung dem Bild des betrachteten Objektbereichs Schnittbilder aus einem präoperativen Diagnoseverfahren überlagert werden können. Die Korrelation zwischen Operationsmikroskop und Patient, d. h. die Ermittlung der Koordinaten des betrachteten Objektbereichs, erfolgt hier durch die Bestimmung der Operations­ mikroskop-Raumkoordinaten mit Hilfe eines Ultraschallgeber- Systemes. Aus den Raumkoordinaten des Operationsmikroskopes wird dann über die jeweiligen aktuellen optischen Systemdaten auf die Lage der Fokusebene bzw. derjenigen Ebene, welche vom Operationsmikroskop scharf abgebildet wird, im Raum geschlossen, wobei davon ausgegangen wird, daß das interessierende Objektdetail in der Fokusebene liegt.

Dieses Verfahren zur Lokalisierung des betrachteten Objektbereichs und Korrelation mit den entsprechenden Diagnosedaten weist jedoch entscheidende Nachteile auf. So ist die Abbildung durch das optische System des Operationsmikroskopes immer mit einer gewissen Tiefen­ schärfe behaftet, die bei Vergrößerungen, die in der Neuro­ chirurgie beispielsweise üblich sind, im Bereich weniger zehntel Millimeter bis hin zu einigen Zentimetern reichen kann. Interessiert nun den Chirurgen im Verlauf einer Operation ein anatomisches Detail, so fokussiert er das Mikroskop auf die entsprechende Stelle, muß aber aufgrund der erwähnten Tiefenschärfe, der seinerseits möglichen Akkomodation, sowie optischer Toleranzen im System damit rechnen, daß das interessierende Objektdetail nicht exakt in der Fokusebene liegt, obwohl er das Objektdetail mit ausreichender Schärfe sieht. Eine derartige Vorrichtung erlaubt damit keine hochgenaue direkte Vermessung des interessierenden Objektdetails. Ebensowenig ist eine zuverlässige Zielfindung mit Hilfe des Operationsmikroskopes gewährleistet. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung ist der umständliche Aufbau des Ultraschall­ gebersystems am Operationsmikroskop, der den Chirurgen während der Operation behindert.

Eine ähnliche Lösung dieser Problematik beschreibt auch die DE 40 32 207 A1. Hier wird die exakte Raumposition des Operations­ mikroskopes, das von einem Mehr-Gelenk-Mechanismus getragen wird, über die Detektoren in diesem Mehr-Gelenk-Mechanismus ermittelt, die Bewegungsrichtungen und -abstände der beweglichen Elemente erfassen. Die exakte Lage des betrachteten Objektbereichs im Raum wird hier über die Ermittlung der Operationsmikroskop-Koordinaten aus den Detektorsignalen sowie durch die erfaßten Daten des optischen Systems, wie etwa der momentane Fokussierzustand, berechnet. Die Bestimmung der Position des betrachteten Objektbereichs allein aus den Daten des optischen Systems nach erfolgtem Fokussieren auf das interessierende Objektdetail ist hier mit denselben Ungenauigkeiten verbunden, wie vorab bereits beschrieben wurde. Die Tiefenschärfe­ problematik, physiologische Wahrnehmungseigenschaften sowie optische Toleranzen im System gestatten auch hier keine exakte Positionsbestimmung des betrachteten Objektbereichs, insbesondere keine direkte Vermessung desselben.

Aus der DD 241 485 A1 ist ein Operationsmikroskop bekannt, mit welchem das Bild des betrachteten Operationsbereichs über einen Strahlteiler ausgekoppelt, in einen Computer eingegeben und bearbeitet werden kann. Das bearbeitete Bild kann dann wiederum über einen Strahlteiler dem Bild des betrachteten Objektbereichs überlagert werden. Ferner ist in dieser Druckschrift erwähnt, daß Bildinformation aus externen Systemen, z. B. Röntgen-, Ultraschall- oder Kernspin- Computertomographie, in das Operationsmikroskop eingespiegelt werden können. Einen Hinweis darauf, wie die Bildinformation aus den externen Systemen mit dem Bild des betrachteten Objektbereichs korreliert werden kann, findet sich in der DD 241 485 A1 nicht.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Operations­ mikroskop zu schaffen, das es erlaubt, den betrachteten Objektbereich koordinatenmäßig exakt zu erfassen und somit die Korrelation mit den entsprechenden Diagnosedaten aus bildgebenden Diagnoseverfahren ermöglicht. Dabei soll sich die Genauigkeit der Koordinaten­ erfassung nach der Auflösungsgrenze des jeweiligen bild­ gebenden Diagnoseverfahrens richten. Außerdem sollen die wesentlichen Komponenten in die Optik des Operationsmikroskopes integriert sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Operationsmikroskop mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Wesentliches Kennzeichen der Erfindung ist, daß über ein Meßsystem der Abstand des betrachteten Objektdetails von der jeweiligen Fokusebene bzw. derjenigen Ebene, auf die das Operationsmikroskop fokussiert ist, erfaßt wird. Ist dies gewährleistet, so läßt sich aus den optischen Systemdaten des Operationsmikroskopes die relative Lage des Objektdetails vor dem Operationsmikroskop bestimmen. Dazu ist zusätzlich noch die Kenntnis der exakten Raumkoordinaten und der Orientierung des Operationsmikroskopes nötig. Zweckmäßig ist hierzu die Anordnung des erfindungs­ gemäßen Operationsmikroskopes an einem Mehrgelenk-Stativ, wobei geeignete Weg- und Winkeldetektoren in diesem Mehrgelenk-Stativ zur präzisen Erfassung der Operationsmikroskop- Position und -Orientierung dienen. Ist somit die exakte Raumposition des Operationsmikroskopes bekannt, so kann zusammen mit dem Ergebnis einer vorherigen Eichmessung auf die Lage des betrachteten Objektdetails bzw. des eingesehenen Sehfeldes im Patienten-Koordinatensystem geschlossen werden. Bei einer derartigen Eichmessung werden bekannte, durch das bildgebende Diagnoseverfahren ebenfalls erfaßte Punkte im Patientenkoordinatensystem über ein Anvisierverfahren vermessen. Ein der Lage und Größe des erfaßten Sehfeldes entsprechendes Diagnosebild aus dem präoperativ erstellten Diagnosedatensatz kann dann über eine entsprechende Ein­ spiegelungsvorrichtung in den Beobachtungs-Strahlengang ein­ gespiegelt werden. Damit ist eine Überlagerung von Diagnose­ bild und betrachtetem Objektbereich bzw. Sehfeld möglich. Alternativ kann eine derartige Darstellung auch auf einem separaten Diagnose-Monitor erfolgen. Somit ist der rechnergestützte stereotaktische Einsatz eines Operationsmikroskopes gewährleistet.

Ein derartiges Anvisierverfahren wird ermöglicht, indem in den Beobachtungsstrahlengang Markierungen eingespiegelt werden, welche die relative Lage der Fokusebene sowie die Lage des betrachteten Objektdetails vergegenständlichen. Dazu wird die exakte Lage des betrachteten Objektbereichs mit Hilfe eines Positionserkennungs­ systems auf optischer Basis, beispielsweise nach dem in der DE 41 31 737 C2 beschriebenen Lasertriangulations-Prinzip, ermittelt. Die Position eines von der Objektoberfläche gestreuten Laserstrahles wird hierzu auf einem ortsauflösenden Positionsdetektor ausgewertet. Jede Änderung im Abstand Objekt-Mikroskop, bzw. Fokussieren desselben, führt zu einer lateralen Verschiebung des abgebildeten Laserstrahles auf dem Positionsdetektor. Die mit Hilfe einer speziellen Prozeßsteuerung erfaßte Ist-Position des Laserstrahles auf dem Positionsdetektor, sowie die Soll-Position bei Übereinstimmen von Fokusebene und Objektdetail wird über eine Bildverarbeitungseinrichtung auf einem TV- Display dargestellt und in den Beobachtungsstrahlengang des Operationsmikroskopes eingespiegelt.

Durch Fokussieren oder Defokussieren des Operationsmikroskopes wird nun versucht, diese beiden Markierungen zur Deckung zu bringen, womit eine exakte Bestimmung der Lage des betrachteten Objektdetails gewährleistet ist. Dabei kann die Fokussierung über eine Schnittweitenvariante des verwendeten Objektivsystemes erfolgen. Möglich ist jedoch auch, das komplette Operationsmikroskop entlang der optischen Achse zu verschieben. Erst nach diesem Anvisier-Verfahren wird die exakte Position des betrachteten Objektdetails aus den optischen Systemdaten ermittelt. Die optischen Systemdaten, insbesondere die aktuelle Vergrößerung des Vergrößerungs­ systems und die eingestellte Brennweite des Hauptobjektives lassen sich mit geeigneten Weg- bzw. Winkeldetektoren an den Antriebseinheiten für die jeweilige Verstellung erfassen. Somit ist die relative Lage des betrachteten Objektdetails zum Operationsmikroskop definiert bestimmt. Zusammen mit den Operationsmikroskop-Raumkoordinaten und einer notwendigen vorhergehenden Eichmessung am Patienten läßt sich somit die exakte Objektdetail-Lage im Patienten-Koordinatensystem ermitteln.

Eine vorteilhafte Verarbeitung der so ermittelten Informationen besteht in der Korrelation des nun positions- und orientierungsmäßig definiert erfaßten Sehfeldes mit ent­ sprechenden Diagnosebildern (CT, NMR, . . .). Diese können z. B. unter Berücksichtigung der aktuellen Operationsmikroskop- Systemdaten wie Vergrößerungsfaktor etc., dem betrachteten Bildausschnitt überlagert werden, indem diese in den Beobachtungs­ strahlengang eingespiegelt werden.

Weiterhin erweist es sich als zweckmäßig, die mechanischen Toleranzen des Vergrößerungssystemes, der Fokussierung sowie Justagefehler des optischen Systemes beispielsweise bei der Montage eines derartigen Operationsmikroskopes in einer Referenz­ messung zu erfassen und in der Prozeßsteuerung zu berück­ sichtigen. Während des Anvisierens, d. h. dem Fokussieren des optischen Systemes werden beim Ermitteln des Abstands zwischen der Fokusebene und dem betrachteten Objektdetail laufend die in der Referenzmessung erfaßten Fehler berücksichtigt und bei der graphischen Darstellung entsprechend korrigiert.

Ebenfalls vorteilhaft erweist sich, die Einspiegelung der graphischen Markierungen zwischen Binokulartubus und Ver­ größerungswechsler vorzunehmen.

Das Positionserkennungssystem nach dem Lasertriangulations- Prinzip arbeitet am zweckmäßigsten im nicht-sichtbaren Spektral­ bereich, beispielsweise im nahen Infrarot. Dadurch wird vermieden, einen Laser mit hoher Leistung einsetzen zu müssen, der angesichts der hohen Beleuchtungsstärke im Operationsmikroskop- Sehfeld nötig gewesen wäre, um den projizierten Laserstrahl auf dem Objekt eindeutig zu lokalisieren. Weiterhin ist damit bei einem entsprechend empfindlichen Positionsdetektor gewährleistet, daß dieser nur die Information des interessierenden Laserstrahles weiterverarbeitet und nicht etwa Falschinformationen durch Streulicht auswertet.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beigefügten Zeichnungen.

Dabei zeigt:

Fig. 1 die Anordnung des erfindungsgemäßen Operations­ mikroskopes an einem geeigneten Mehrgelenk-Stativ;

Fig. 2 den Aufbau des erfindungsgemäßen Operations­ mikroskop in Frontansicht;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Positionserkennungssystemes nach dem Lasertriangulations-Prinzip im unteren Teil des erfindungsgemäßen Operationsmikroskopes aus Fig. 2;

Fig. 4a und 4b verschiedene Fokuseinstellungen; sowie

Fig. 5a und 5b die dazugehörigen graphischen Darstellungen auf einem TV-Display oder im Beobachtungsstrahlengang.

In Fig. 1 ist eine Anordnungsmöglichkeit für den Einsatz des erfindungsgemäßen Operationsmikroskopes 1 innerhalb der rechnergestützten stereotaktischen Mikrochirurgie dargestellt. Das erfindungsgemäße Operationsmikroskop 1 ist hierbei an einem speziellen Mehrgelenk-Stativ 2 befestigt, welches die Manipulation des Operationsmikroskopes 1 in allen sechs Freiheitsgraden erlaubt. Entscheidend für das verwendete Mehrgelenk-Stativ 2 ist, daß anhand von eingebauten Weg- und Winkeldetektoren stets die Erfassung der aktuellen Raumkoordinaten, sowie die Orientierung des daran befestigten Operationsmikroskopes 1 möglich ist. Die Ermittlung der Operationsmikroskop-Raumkoordinaten und -Orientierung aus den gelieferten Detektorsignalen übernimmt ein Rechner, der als Prozeßsteuereinrichtung 3 dient und in der dargestellten Anordnung im Sockelteil des Mehrgelenk-Statives 2 untergebracht ist. Mit der Prozeßsteuereinrichtung 3 verbunden ist eine Bildverarbeitungseinrichtung 4, welche für die graphische Umsetzung der Signale des Positionserkennungs­ systemes auf einem in dieser Figur nicht dargestellten TV-Display sorgt. Dieses TV-Display kann dabei in den Beobachtungs­ strahlengang des Operationsmikroskopes integriert sein. Auf einem Diagnosemonitor 5 kann der betrachtete Objekt­ bereich des weiteren über einen entsprechenden Kameraausgang des Operationsmikroskopes 1 dargestellt und nach der Koordinaten- und Lagebestimmung des Objektbereichs beispielsweise mit einem entsprechenden intraoperativ rekonstruierten Diagnose­ bild überlagert werden. Dieses rekonstruierte Diagnosebild kann alternativ wie bereits erwähnt über das TV-Display im Beobachtungsstrahlengang des Operationsmikroskopes 1 dargestellt werden. Dabei übernimmt die Bildverarbeitungseinrichtung 4 des weiteren die Rekonstruktion des anzuzeigenden Diagnosebildes aus dem präoperativ erstellten Diagnosedaten­ satz. Damit ist eine intraoperative On-line-Nutzung von Diagnose­ daten während des chirurgischen Eingriffes gegeben. Um bei einer derartigen Operation eine reproduzierbare Position des Patientenkopfes, beispielsweise bei Gehirnoperationen, zu gewährleisten, wird der Patientenkopf 6 des auf einem Operations­ tisch 8 liegenden Patienten mit einem speziellen Stereo­ taxierrahmen 7 fixiert, der seinerseits mit dem Operations­ tisch 8 fest verbunden werden kann. Dieser Stereo­ taxierrahmen 7 wird zudem als Lokalisationshilfe bei der Erstellung eines präoperativen Diagnosedatensatzes benutzt und ermöglicht damit die Korrelation dieser Diagnosedaten mit dem betrachteten Objektbereich.

In Fig. 2 ist die Frontansicht eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Operationsmikroskopes 1 dargestellt. Ebenso dargestellt sind schematisch die nötigen Auswerteeinheiten für den Betrieb eines derartigen Operationsmikroskopes 1 innerhalb der stereotaktischen rechnergestützten Mikro­ chirurgie. Das erfindungsgemäße Operationsmikroskop 1 besitzt in diesem Ausführungsbeispiel ein zweiteiliges Hauptobjektiv, bestehend aus einer Sammellinse 9 und einer Zer­ streuungslinse 10 für die beiden stereoskopisch getrennten Beobachtungsstrahlengänge. Die beiden Hauptobjekt-Linsen 9, 10 können zur Fokussierung entlang der optischen Achse 18 relativ zueinander versetzt werden. Weiterhin ist ein Zoom-System 11a, 11b für jeden der beiden Beobachtungs­ strahlengänge zum Wechseln der Vergrößerungseinstellung vor­ gesehen. In den beiden Beobachtungstuben sind des weiteren Tubuslinsen 12a, 12b sowie Okularlinsen 13a, 13b für jeden Beobachtungsstrahlengang angeordnet. Zum Ermitteln der aktuellen optischen Systemdaten dienen Detektoren 15, 16, welche die aktuelle Einstellung von Zoom 11a, 11b und Hauptobjektiv 9, 10 an den dazugehörigen jeweiligen Ver­ stellelementes 33, 34 erfassen und an den Rechner der Prozeß­ steuereinrichtung 3 übergeben. Zwischen Hauptobjektiv 9, 10 und Zoom-System 11a, 11b ist ein Positionserkennungs­ system nach dem Lasertriangulations-Prinzip angeordnet. Der von einer Laser-Diode, die in dieser Darstellung nicht sichtbar ist, erzeugte Laserstrahl wird über einen Umlenk- spiegel 17 durch das Hauptobjektiv 9, 10 auf die Objekt­ oberfläche 19 projiziert. Das von der Objektoberfläche 19 gestreute Laserlicht wird in einem der beiden stereoskopischen Beobachtungsstrahlengänge mit Hilfe eines Auskoppel­ elementes 20 aus dem Beobachtungsstrahlengang ausgekoppelt und über einen Filter 21 und eine Projektionslinse 22 auf einen geeigneten ortsauflösenden Positionsdetektor 23 abge­ bildet. Als Positionsdetektoren kommen beispielsweise CCD- Zeilen-, Flächenarrays oder positionsempfindliche Detektoren PSDs in Frage. Das hier dargestellte Positionserkennungs­ system auf optischer Basis ist nicht erfindungsspezifisch. Möglich sind auch Alternativen in der Anordnung der ein- und ausgekoppelten Strahlengänge bzw. andere bekannte optische Positionserkennungssysteme, die in die Operationsmikroskop- Optik integriert werden können.

Die Ist-Position des reflektierten Laserstrahles auf dem Positionsdetektor 23 wird nach Auswertung der Detektorsignale im Rechner 3 der Prozeßsteuerungseinrichtung und Weiter­ verarbeitung in der Bildverarbeitungseinrichtung 4 auf einem TV-Display 31 graphisch dargestellt. Ebenso graphisch dargestellt wird auf dem TV-Display 31 die Soll-Position des gestreuten Laserstrahles auf dem Positionsdetektor 23, die dieser einnimmt, wenn Fokusebene 24 und betrachtetes Objektdetail 19 in einer Ebene liegen. Um nun eine definierte Vermessung eines Objektdetails zu gewährleisten, müssen die beiden graphischen Markierungen von Ist-Position und Soll-Position des gestreuten Laserstrahles auf dem Positions­ detektor 23 zur Deckung gebracht werden, was durch Fokussieren des Operationsmikroskopes 1 erfolgt. Hierbei ist nicht erfindungswesentlich, wie diese Fokussierung erfolgt, d. h. neben dem Fokussieren eines Objektivs variabler Brenn­ weite ist auch ein Verschieben des kompletten Operations­ mikroskopes 1 entlang der optischen Achse 18 möglich, wenn ein Objektiv mit fester Brennweite verwendet wird. Um dem Chirurgen die zum Fokussieren erforderliche Hilfestellung zu geben, wird die graphische Darstellung auf dem TV-Display 31 über eine Einspiegelungsvorrichtung in mindestens einen der beiden Beobachtungsstrahlengänge eingespiegelt. Diese Einspiegelung der Soll- und Ist-Position des Laserstrahles auf dem Positionsdetektor 23 erfolgt über eine Projektions­ linse 25, ein Einkoppelelement 26 und eine Tubuslinse 12b in die Zwischenbildebene 32 eines Binokulartubus. Hier überlagern sich nun das eingesehene Mikroskop-Sehfeld und die graphische Darstellung von Soll- und Ist-Position des gestreuten Laserstrahles auf dem Positionsdetektor 23 für den Beobachter. Erst nachdem diese beiden Markierungen durch entsprechende Änderung der Fokusebene des Operationsmikroskopes 1 zur Deckung gebracht worden sind, erfolgt die definierte Positionsbestimmung des Objektdetails auf der optischen Achse 18. Dazu werden die Detektoren 15, 16 an den optischen System-Einheiten Zoom 11a, 11b und Hauptobjektiv 9, 10 ausgelesen und von der Prozeßsteuereinrichtung 3 weiter verarbeitet. Zusammen mit den gleichzeitig fest­ gehaltenen Raum- und Orientierungskoordinaten des Operations­ mikroskopes 1 über die Weg- und Winkeldetektoren des Mehrgelenk- Statives ist somit die definierte Lagebestimmung des auf der optischen Achse 18 liegenden Objektdetails bzw. des betrachteten Objektbereichs möglich.

Eine Steigerung der Auswertegenauigkeit wird weiterhin erreicht, indem bei der Montage eines derartigen Operations­ mikroskopes in einer Referenz-Messung die optischen und mechanischen Abweichungen des Systemes beim Durchfokussieren erfaßt und gespeichert werden, um bei der eigentlichen Messung zur Auswertung herangezogen zu werden.

Über ein zweites Auskoppelelement (33) im zweiten Beobachtungs­ strahlengang ist es zusätzlich möglich, das eingesehene Sehfeld bzw. den betrachteten Objektbereich mit einer geeigneten Kamera zu erfassen und auf einem Diagnose-Monitor darzustellen. Nach der beschriebenen Koordinatenbestimmung des betrachteten Objektbereiches kann auf dem Diagnose-Monitor ein entsprechendes vorher erstelltes Diagnose­ bild überlagert werden. Ebenso ist es möglich, mit Hilfe von Bildverarbeitungseinrichtung 4 und TV-Display 31 dem Bild des koordinatenmäßig erfaßten Objektbereichs im Beobachtungsstrahlengang ein derartiges Diagnosebild zu überlagern.

In Fig. 3 ist eine Seitenansicht des unteren Teiles des Operationsmikroskopes aus Fig. 2 dargestellt. Eine Laserdiode 28, die über den Rechner 3 der Prozeßsteuereinrichtung gesteuert wird, projiziert über zwei Linsen 27a, 27b, welche zur Strahlaufweitung und -formung dienen, einen Laserstrahl auf einen Umlenkspiegel 17, der den Laserstrahl durch das Hauptobjektiv 9, 10 auf die Objektoberfläche 19 lenkt. Die Anordnung des Positionserkennungssystemes nach dem Lasertriangulations-Prinzip in diesem Ausführungsbeispiel ist nicht erfindungswesentlich. Im dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 und 3 wird eine Laserdiode 28 verwendet, die im infraroten Spektralbereich emittiert. Dies bringt insofern Vorteile bei der Detektion des gestreuten Laser­ strahles, da mit Hilfe eines wellenlängenselektiven Auskoppel­ elementes 20 der gestreute Laserstrahl definiert aus den Beobachtungsstrahlengang separiert werden kann. Durch einen entsprechenden Filter 21 vor dem Positionsdetektor 23, der nur für die verwendete Laser-Wellenlänge durchlässig ist, wird zudem gewährleistet, daß kein Streulicht aus der Umgebung auf den Positionsdetektor 23 gelangt, was Falschinformationen zur Folge hätte.

In Fig. 4a, 4b sowie 5a und 5b werden verschiedene Abstände zwischen Fokusebene und betrachtetem Objektbereich bzw. Fokussier- Zustände eines derartigen Systemes sowie die entsprechende graphische Darstellung auf dem TV-Display bzw. im eingespiegelten Zwischenbild veranschaulicht. Im Falle der Fig. 4a liegen betrachtete Objekt-Oberfläche 19 und Operations­ mikroskop-Fokusebene 24 nicht in einer Ebene. Der Laserstrahl wird über den Umlenkspiegel 17 entlang der optischen Achse 18 auf die Objektoberfläche 19 projiziert. Der gestreute Laserstrahl 40, der über Hauptobjektiv 9, 10, Auskoppelelement 20, Filter 21 und Projektions­ linse 22 auf dem Positionsdetektor 23 registriert wird, weist noch nicht die Position auf, die zum exakten Vermessen des betrachteten Objektbereichs erforderlich ist. Ein Beispiel einer graphischen Umsetzung dieses Zustandes über die Bildverarbeitungs­ einrichtung auf einem TV-Display bzw. das eingespiegelte Zwischenbild wird in Fig. 5a dargestellt. In der Sehfeldmitte markiert ein offenes Visier-Strichkreuz 29 den Soll- Zustand für die Position des gestreuten Laserstrahles auf dem Positionsdetektor 23, wenn betrachtetes Objektdetail 19 und Operationsmikroskop-Fokusebene 24 übereinstimmen. Die aktuelle Ist-Position des gestreuten Laserstrahles auf dem Positionsdetektor 23 wird durch die Lage des Kreuzes 30 auf dem TV-Display bzw. im eingespiegelten Zwischenbild markiert. Über Durchfokussieren des optischen Systemes versucht der Chirurg nun, diese beiden Markierungen zur Deckung zu bringen, um somit eine definierte Lage des Objekt­ details auf der optischen Achse 18 bezüglich der Fokusebene zu erreichen. Dieser Zustand wird in Fig. 4b dargestellt, ebenso wie die zur Deckung gebrachten Markierungen 29, 30 in Fig. 5b. Sobald diese Übereinstimmung erreicht ist, wird anhand der optischen Systemdaten, die aus den entsprechenden Detektoren 15, 16 ausgelesen werden, die Lage der Fokusebene 24 relativ zum Operationsmikroskop 1 bestimmt. Zusammen mit den dann ermittelten Raum- und Orientierungskoordinaten des Operations­ mikroskopes 1 und einer vorhergehenden Eichmessung ist dann die definierte Bestimmung des betrachteten Objektdetails im Patienten-Koordinatensystem möglich. Bei der vorher durchge­ führten Eichmessung wird die Lage mehrerer bekannter Punkte im Patientenkoordinatensystem mit Hilfe des erfindungsgemäßen Operationsmikroskops 1 bestimmt. Anhand dieser vermessenen Punkte kann die Position und Orientierung des Patienten im Raum bestimmt werden. Zusammen mit den anschließend über das erfindungsgemäße Verfahren ermittelten Objektbereich-Koordinaten ist nach einer geeigneten Koordinatentransformation die Korrelation des betrachteten Objektbereichs mit den entsprechenden Diagnosedaten möglich.

Alternativ zum manuellen Durchfokussieren des Operations­ mikroskopes ist es möglich, das beschriebene Anvisierverfahren in Form einer automatischen Fokussierung durchführen zu lassen, wobei die Prozeßsteuereinrichtung (3) über einen entsprechenden Antrieb das Durchfokussieren übernimmt.

Claims (4)

1. Operationsmikroskop zur rechnergestützten stereotaktischen Mikrochirurgie eines Patienten,

• - mit einem Mehrgelenk-Stativ (2) zur räumlichen Positionierung und Ausrichtung des Operationsmikroskops (1),
• - mit mehreren Detektoren, welche die aktuelle räumliche Lage und Ausrichtung des Operationsmikroskops (1) erfassen und dessen relative Positionierung und Ausrichtung bezüglich des Patienten (6) gewährleisten,
• - und mit einem Rechner, der aus präoperativ erfaßten und abgespeicherten Bilddaten des Patienten (6) Schnittbilder erzeugt, um mit dem Bild des betrachteten Objektbereiches (19) ein lagerichtig liegendes und angepaßtes Schnittbild zu korrelieren,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Operationsmikroskop (1) über ein Meßsystem (15, 16; 28, 17, 20, 23) verfügt, das den Abstand zwischen dem Operationsmikroskop (1) und dem betrachteten Objektbereich (19) erfaßt,
• - und daß der Rechner (3, 4) dasjenige Schnittbild mit dem betrachteten Objektbereich (19) korreliert, dem dieser Abstand zugeordnet ist,
• - so daß dem Bild des betrachteten Objektbereiches (19) stets das zu diesem Objektbereich (19) gehörige Schnittbild überlagerbar ist.

2. Operationsmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem (15, 16; 28, 17, 20, 23) auf den betrachteten Objektbereich (19) gerichtete und in das Operationsmikroskop (1) reflektierte Laserstrahlung auf einen ortsauflösenden Positionsdetektor (23) lenkt und Detektoren (15, 16) umfaßt, welche die optischen Systemdaten des Operationsmikroskops (1) erfassen.

3. Operationsmikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (3, 4) entweder das Bild des betrachteten Objektbereiches (19) zusammen mit dem zugehörigen Schnittbild auf einen Diagnosemonitor (5) ausgibt, oder das zu dem betrachteten Objektbereich (19) gehörige Schnittbild in den Beobachtungsstrahlengang des Operationsmikroskops (1) einspiegelt.